1有有机机化化学学的的发发展展 环境科学 09-1 班 曾丽 2009013108“有机化学”这一名词于 1806 年首次由贝采里乌斯 提出当时是作为 “无机化 学”的对立物而命名的由于科学条件限制，有机化学研究的对象只能是从天然动植 物有机体中提取的 有机物因而许多化学家都认为，在 生物体内由于存在所谓 “生 命力”，才能产生有机化合物，而在实验室里是不能由无机化合物 合成的 1824 年，德国化学家 维勒从氰经水解制得 草酸；1828 年他无意中用加热的方法 又使氰酸铵转化为尿素氰和氰酸铵都是无机化合物，而草酸和尿素都是有机化合物 维勒的实验结果给予 “生命力”学说第一次冲击此后， 乙酸等有机化合物相继由碳、 氢等元素合成，“生命力”学说才逐渐被人们抛弃 由于合成方法的改进和发展，越来越多的有机化合物不断地在实验室中合成出来， 其中，绝大部分是在与生物体内迥然不同的条件下合成出来的生命力”学说渐 渐被抛弃了， “有机化学”这一名词却沿用至今 从 19 世纪初到 1858 年提出价键概念之前是有机化学的 萌萌芽芽时时期期在这个时期， 已经分离出许多有机化合物，制备了一些 衍生物，并对它们作了定性描述，认识了一 些有机化合物的性质。
法国化学家 拉瓦锡发现，有机化合物燃烧后，产生 二氧化碳和水他的研究工作 为有机化合物元素定量分析奠定了基础 1830 年，德国化学家 李比希发展了碳、氢 分析法，1833 年法国化学家杜马建立了氮的分析法这些有机定量分析法的建立使化 学家能够求得一个化合物的 实验式 当时在解决有机化合物分子中各 原子是如何排列和结合的问题上，遇到了很大的 困难最初，有机化学用二元说来解决有机化合物的结构问题二元说认为一个化合物 的分子可分为带正电荷的 部分和带负电荷的部分，二者靠静电力结合在一起早期的 化学家根据某些 化学反应认为，有机化合物分子由在反应中保持不变的基团和在反应 中起变化的基团按异性电荷的静电力结合但这个学说本身有很大的矛盾 类型说由法国化学家 热拉尔和洛朗建立此说否认有机化合物是由带正电荷和带 负电荷的基团组成，而认为有机化合物是由一些可以发生取代的母体化合物 衍生的， 因而可以按这些母体化合物来分类类型说把众多有机化合物按不同类型分类，根据它 们的类型不仅可以解释化合物的一些性质，而且能够预言一些新化合物但类型说未能 回答有机化合物的结构问题这个问题成为困扰人们多年的谜团。
从 1858 年价键学说的建立，到 1916 年价键的电子理论的引入，才解开了这个不 解的谜团，这一时期是 经经典典有有机机化化学学时时期期 1858 年，德国化学家 凯库勒和英国化学家 库珀等提出价键的概念，并第一次用短 划“—”表示“键”他们认为有机化合物分子是由其组成的原子通过键结合而成的 由于在所有已知的化合物中，一个氢原子只能与一个别的元素的原子结合，氢就选作价 的单位一种元素的价数就是能够与这种元素的一个原子结合的氢原子的个数凯库勒 还提出，在一个分子中 碳原子之间可以互相结合这一重要的概念 1848 年巴斯德分离到两种酒石酸结晶，一种半面晶向左，一种半面晶向右前者 能使平面偏振光向左旋转，后者则使之向右旋转，角度相同在对乳酸的研究中也遇到 类似现象为此， 1874 年法国化学家 勒贝尔和荷兰化学家 范托夫分别提出一个新的 概念：同分异构体 ，圆满地解释了这种异构现象 他们认为：分子是个三维实体，碳的四个价键在空间是对称的，分别指向一个正四 面体的四个顶点，碳原子则位于正四面体的中心当碳原子与四个不同的原子或基团连 接时，就产生一对 异构体，它们互为实物和 镜像，或左手和右手的手性关系，这一对 化合物互为 旋光异构体 。
勒贝尔和范托夫的学说，是有机化学中 立体化学的基础 1900 年第一个自由基，三苯甲基自由基被发现，这是个长寿命的自由基而不稳 定自由基的存在也于 1929 年得到了证实 在这个时期，有机化合物在结构测定以及反应和分类方面都取得很大进展但价键 只是化学家从实践经验得出的一种概念，价键的本质尚未解决 2现在进入了 现现代代有有机机化化学学时时期期 在物理学家发现电子，并阐明 原子结构的基础上，美国 物理化学家路易斯等人于 1916 年提出价键的电子理论 他们认为：各原子外层电子的 相互作用是使各原子结合在一起的原因相互作用 的外层电子如从 —个原子转移到另一个原子，则形成离子键；两个原子如果共用外层 电子，则形成 共价键通过电子的转移或共用，使相互作用的原子的外层电子都获得 惰性气体的电子构型这样，价键的图象表示法中用来表示价键的短划“—”，实 际上是两个原子的一对共用电子对 1927 年以后，海特勒和伦敦等用 量子力学，处理分子结构问题，建立了价键理论， 为化学键提出了一个数学模型后来 马利肯用分子轨道理论来处理分子结构，其结果 与价键的电子理论所得的大体一致，由于计算简便，解决了许多当时不能回答的问题。
有机化学的发展趋势有机化学的发展趋势首先是研究能源和资源的开发利用迄今我们使用的大部分能源 和资源，如煤、天然气、石油、动植物和微生物，都是太阳能的化学贮存形式今后一些 学科的重要课题是更直接、更有效地利用太阳能对知之甚久的光合作用做更深入的研究 和有效的利用，是植物生理学、生物化学和有机化学的共同课题可以利用光化学反应生 成高能有机化合物，把太阳能加以贮存；必要时则利用其逆反应，释放出能量另一个开 发资源的目标是在有机金属化合物的作用下固定二氧化碳，以产生无穷尽的有机化合物 这几方面的研究均已取得一些初步结果 其次要研究和开发新型有机催化剂，使它们能够模拟酶的高速、高效和温和的反应方 式这方面的研究已经开始，今后会有更大的发展60 年代末，开始了有机合成的计算机 辅助设计研究今后有机合成路线的设计、有机化合物结构的测定等必将更趋系统化、逻 辑化 齐格勒齐格勒————纳塔催化剂的发现是有机化学史上的里程碑纳塔催化剂的发现是有机化学史上的里程碑 齐格勒齐格勒 Karl.Ziegler（1898—1973） 德国有机化学家，发明高活性络合催化剂， 实现了乙烯的常压聚合，开辟了合成工业的新篇章。
获得 1963 年诺贝尔化学奖 １９５３年，齐格勒用三乙基铝（C2H5）3Al 和四氯化钛ＴiＣl4 组成的新催化剂，在 乙烯气体为１００、２０、５大气压甚至常压下，合成白色粉状聚乙烯这一成就震动了 科技界，因为它打破了制造聚乙烯必须高压高温（200℃，100 MPa) 的信条，开发了低压 或常压方法制备聚乙烯的新技术 １９５４年意大利蒙特卡蒂尼公司首先用齐格勒催化剂，使低压下制造聚乙烯工业化纳塔纳塔 Giulio.Natta (1903-1979)意大利化学家发明有机金属催化剂，实现了丙烯的 定向聚合与齐格勒一同获得 1963 年诺贝尔化学奖1954 年，纳塔在德国化学家 K.齐格勒乙烯低压聚合制成 聚乙烯重大发现的基础上, 发现以三氯化钛和烷基铝为催化剂 ,丙烯在低压下高收率地聚合,生成分子结构高度规整的 立体定向聚合物——聚丙烯 ,具有高 强度和高熔点,开创了立体定向聚合的崭新领域这 为今天广泛使用的合成聚丙烯的现代方法奠定了基础 1957 年,纳塔直接参与在意大利的世界上第一套聚丙烯生产装置的建立,他的发现导致 合成树脂和塑料的一个大品 种问世此外,他进一步成功地将其催化剂分别用于 1—丁烯 和 4—甲基—1—戊烯的立体定向聚合,首先制成了分子结构高度规整的聚 1—丁烯和聚甲基 戊烯。
1957 年,纳塔首创以钒卤化物和烷基铝为催化剂,使乙烯和丙烯共聚合制成无规结构的 乙丙橡胶 在意大利建成了世界上第一套乙丙橡胶小型生产装置他和齐格勒所开创的配位催化聚合和立体定向聚合,应用于烯烃、二烯烃及乙烯基单 体的聚合等,开拓了高分子科学和工艺的崭新领域,成为发展史上的里程碑,被称之为齐格勒 —纳塔催化剂及齐格勒—纳塔聚合 由于纳塔的工作人们对聚合物的结构与其工艺性质间的关系有了深入的而且是很重 要的了解过去，人们只能制得与从橡胶树浆得的橡胶和杜仲胶很接近的产物，而齐格勒 和纳塔的工作使我们能够制得与天然的橡胶和杜仲胶完全相同的产物采用催化剂，得到 了顺式构型高达 96%的聚异戊二烯，它被称作合成橡胶此外，一批具有特殊功能，如耐 油、耐寒、耐热、气密性好的橡胶，也在高分子科学理论的指导下研制出来3齐格勒和纳塔的成就使得以石油为基础原料的三大合成工业迅速发展其中聚乙烯由 于其原料来自石油裂解，成本低廉，无毒，易加工等特点，在市场上深受欢迎至今仍是 用量最大的塑料品种之一 齐格勒和纳塔发现了四氯化钛—三乙基铝的催化体系和它所完成的定向聚合后，不仅 使高分子合成的研究、高分子合成材料的生产上了一个新台阶，而且也为配位催化作用开 辟了广阔的研究领域。
诺贝尔奖的工作只是这两位科学家科研工作的一部分纳塔在此之前早就合成过人 造橡胶——丁苯橡胶齐格勒除了在高分子领域外，在化学的其他领域还有许多发明创造 我们知道，烯烃的合成方法除了自由基聚合、阳离子聚合外，还有阴离子聚合，而阴离子 聚合所用的催化剂就是齐格勒首先制得的烷基锂另外，他发明了齐格勒环化反应，即用 长链的二脂，经氨基钠作用生成环状亚胺用这种方法可以合成香料大环酮齐格勒治学 态度严谨，实验技巧熟练作为一位大科学家，在进行明知会有危险的实验时，他常常把 助手、学生摒之门外，独立进行实验他在退休前还把大约 4000 万马克的积蓄捐献出来， 作为开发研究基金在他逝世后，德国马克斯.普朗克研究所正式设立了“齐格勒基金” 齐格勒这种高尚的品质是值得我们学习的。